1991年劉曉波出獄後，他未有如其他學運領袖般流亡海外，而是堅持留在北京繼續寫作，並參與人權運動，抨擊政事，呼籲平反六四及要求當局實現民主憲政。
八九民運後，劉曉波一直遭當局監視及軟禁，他的著作被列為禁書。1995年，他在發表〈「六四」六周年呼籲書〉前，被當局以「監視居住」形式再次監禁。1996年獲釋後，劉曉波拜訪異見人士王希哲，討論國事，後來二人草擬〈對當前我國若干重大國是的意見〉，並計劃在國共兩黨1945年簽訂《雙十協定》的51周年，即1996年10月10日向兩黨發表，因此亦稱《雙十宣言》。《雙十宣言》就兩岸統一的政治基礎問題、西藏問題、健全全國人民大會會制度問題及釣魚台等4點表達意見。但在正式發表前，劉曉波被刑事拘留，其後判處「擾亂社會秩序」勞動教養三年，1999年才獲釋。
如同《雙十宣言》，劉曉波在參與人權民主運動時間，彷彿都別具意義。2008年，是中國立憲100周年、《世界人權宣言》簽署60周年、中國簽署《世界人權宣言》衍生物《公民權利和政治權利國際公約》（又稱《兩公約》）10周年、象徵中國現代民運起點的西單民主牆誕生30周年。這些對於中國民主運動來說，是意義重大的一年；而就在2008年，劉曉波參與起草和發表《零八憲章》。
「在經歷長期的人權災難和艱難曲折的抗爭歷程之後，覺醒的中國公民日漸清楚地認識到，自由、平等、人權是人類共同的普世價值；民主、共和、憲政是現代政治的基本制度架構。」——《零八憲章》
《零八憲章》起草人在開頭就這樣寫，裏頭清楚說明了《零八憲章》所提出，自由、平等、人權、民主、共和及憲政等6大理念。自由，指中國公民應有言論、出版、集會、示威遊行的自由；平等，指中國公民應不論地位、性別、種族、宗教信仰及政治立場，人人平等；人權，是強調人民才是國家主體，政府為民而生，為民服務；民主，主張由人民掌握主權，由人民選擇政府；共和，要求「共治、和平」，權力受到制衡，社會平衡；最後憲法，就是主張實現憲政，以法治國，限制政府權力和行為。
《零八憲章》至2013年逾1.3萬人簽署
《零八憲章》主張中國走向共和、實現民主並保障人權和自由，而根據6點基本理念，《零八憲章》提出了19點具體主張，包括修改憲法、分權制衡、立法實現民主、司法獨立、保障人權、人民有集會結社自由、言論自由、成立聯邦共和等，而其中的提出建立中華聯邦共和國，成為日後被裁定「煽動顛覆國家政權罪」罪成的「主要罪證」。《零八憲章》發表時有300多各界人士參與聯署，至2013年已有超過1.3萬人簽署。但多名聯署人及起草人，因而被當局拘捕及傳召問話，劉曉波更在《零八憲章》發表前被以「涉嫌煽動顛覆國家政權罪」為由刑事拘留，日常居住遭到監視。
2009年，劉曉波被正式逮捕，12月被判煽動顛覆國家政權罪成，判有期徒刑11年，剝奪政治權利兩年。2010年，劉曉波上訴被駁回，維持判刑，5月開始服刑。劉曉波發表了〈我沒有敵人—我的最後陳述〉，指自己「沒有敵人，沒有仇恨」，認為要以善報惡，體現了他對非暴力抗爭的堅持，亦換來了國際社會要認同。另一篇〈我的自辯〉他強調自己無罪，「因言治罪，不符合中國憲法所確立的人權原則，違反了聯合國發佈的國際人權公約，有悖於普世道義與歷史潮流。」
劉曉波在服刑期間，獲得2010年度諾貝爾和平獎，成為首位獲得該獎項的中國公民。劉曉波是於2010年1月，由達賴喇嘛、南非圖圖大主教等多名和平獎得主提名，諾貝爾和平獎委員會主席托爾比約恩・亞格蘭同年10月8日宣布，把和平獎頒給正在服刑的劉曉波。劉曉波得悉獲獎後，曾表示應把獎項獻給六四事件的亡靈，並認為最應得獎的是「天安門母親」。頒獎典禮當日，不論是劉曉波、劉霞或其他親屬都未能到挪威領獎，諾貝爾和平獎委員會主席亞格蘭將獎章和證書放在空凳上，挪威女演員烏曼（Liv Ullmann）朗讀〈我沒有敵人〉。
諾貝爾和平獎頒給劉曉波，箇中原因引來外界猜測，與劉曉波交情甚深的作家余杰在《我無罪：劉曉波傳》分析和平獎委員會背後的主意。首先，劉曉波在魏京生、王丹、吾爾開希等異見人士當中顯得與別不同，分別在於劉一直堅持留在中國。八九民運後，劉曉波遭受到當局從未間斷的監控和打壓，可想而知他所承受的精神壓力，這樣的生活，即使逃亡海外亦是無可厚非，但劉曉波至死都從沒有打算背棄民運事業，流亡外國。
另外，劉曉波是普世價值的推動者，他提倡人權、平等、自由等概念，與和平獎背後所代表的普世價值同一立場。劉曉波在〈我沒有敵人〉提倡去敵人化、去仇恨化、以愛化解仇恨，體現他高尚的精神和情操，而精神比起實際行動，更得到和平獎委員會的重視。況且劉曉波獲獎時正在服刑，這時候獲得和平獎，或多或少能令國際社會間形成輿論壓力，逼使中國政府釋放或善待劉曉波。劉曉波獲獎的消息傳出時，大部分西方國家、國際人權組織及和平獎得獎者等都有呼籲中國釋放劉曉波，香港和台灣亦有不少類似聲音。
和平獎頒發劉曉波 中國警告挪威
但是，諾貝爾和平獎並未有為劉曉波帶來自由，中國當局早在劉曉波獲提名時警告挪威政府，但挪威解釋自己與和平獎委員會沒有直接關係，未有答應中方要求。後來劉曉波獲獎，中國政府多次抗議，又向挪威政府施壓，重申劉曉波是中國的「政治罪犯」，更指頒獎劉曉波是對和平獎的褻瀆，但和平獎委員會最終沒有改變決定。劉曉波獲獎後，「劉曉波」、「諾貝爾和平獎」等字詞變成了中國網站的的禁語，更有不少人在中國網絡平台撰文批判劉曉波和諾貝爾和平獎，中國當局亦未有釋放劉曉波。
